Detección de la red cósmica

Las simulaciones cosmológicas sugieren que la mayor parte de la materia del Universo se distribuye a lo largo de filamentos que conectan galaxias. Iluminadas por el fondo ultravioleta cósmico (UVB), se espera que estas estructuras emitan radiación Ly α fluorescente con un brillo superficial (SB) muy por debajo de los límites actuales para detecciones individuales. Realizamos un análisis de apilamiento de los datos MUSE/VLT más profundos, con regiones tridimensionales (subcubos) cuya orientación está determinada por la posición de galaxias Lyα vecinas, entre corrimientos al rojo de 3 y 4.

Nuestro método aumenta la probabilidad de detectar emisión Lyα filamentaria, siempre que estas estructuras sean sistemas de límite de Lyman (LLS). Al apilar 390 subcubos orientados alcanzamos una sensibilidad a 2σ de SB ≈ 0.44 × 1e−20 erg/s/cm^2/arcsec^2 en una apertura de 1 arcsec^2 × 6.25 Å, tres veces por debajo de la señal Lyα fluorescente esperada para el UVB de Haardt & Madau (HM) a z~3.5. No se detecta emisión a escalas intergalácticas, lo que implica que al menos dos tercios de nuestros subcubos no contienen LLS orientados. En cambio, sí se detecta emisión significativa en el medio circumgaláctico (CGM) en la dirección de las galaxias vecinas. La señal es más intensa en galaxias con un mayor número de vecinas y parece independiente de cualquier otra propiedad de las galaxias, lo que sugiere que las densidades de gas en el CGM suelen ser mayores en la dirección de las galaxias vecinas a escalas cosmológicas.

Al construir cubos simulados a partir de las simulaciones EAGLE, con los mismos criterios de selección y la misma extracción de subcubos que en los datos MUSE, observamos una fuerte correlación de la detección de filamentos con el corrimiento al rojo y con la distancia a las galaxias vecinas, y una correlación débil con las magnitudes de las galaxias y la masa del halo. Combinando nuestros resultados de apilamiento con MUSE con las restricciones de EAGLE, estimamos una fracción de cobertura media de LLS entre galaxias de alrededor del 10%, lo que implica una tasa de fotoionización del hidrógeno inferior a 2e-12 1/s a z~3.5. Estos resultados sugieren que el apilamiento óptimo de la red cósmica se obtiene para galaxias vecinas a menos de 2 cMpc, y que una detección debería ser posible con los próximos cubos de datos profundos y catálogos de galaxias.